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JP2020045253A - Ceramic joined body - Google Patents

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JP2020045253A
JP2020045253A JP2018173346A JP2018173346A JP2020045253A JP 2020045253 A JP2020045253 A JP 2020045253A JP 2018173346 A JP2018173346 A JP 2018173346A JP 2018173346 A JP2018173346 A JP 2018173346A JP 2020045253 A JP2020045253 A JP 2020045253A
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JP
Japan
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ceramic
ceramic member
ceramic particles
specific
particles
Prior art date
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Pending
Application number
JP2018173346A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
耕平 三矢
Kohei Mitsuya
耕平 三矢
丹下 秀夫
Hideo Tange
秀夫 丹下
元樹 堀田
Genki Hotta
元樹 堀田
貴道 小川
Takamichi Ogawa
貴道 小川
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Niterra Co Ltd
Original Assignee
NGK Spark Plug Co Ltd
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Abstract

To improve a strength of a joint portion in a direction substantially perpendicular to a first direction.SOLUTION: The ceramic joined body includes a first ceramic member, a second ceramic member, and a joint portion joining both of them, containing at least one of ceramics and glass as a main component, and formed of a material having a thermal expansion coefficient different from the thermal expansion coefficient of at least one of constituent materials such as the first ceramic member. There is a specific region that includes, in at least one specific cross section substantially perpendicular to the first direction, a plurality of ceramic particles and the constituent materials of the joint portion existing between the ceramic particles, in which a ratio of the number of specific ceramic particles having a roundness of 0.4 or more is 50% or more for a total number of the plurality of the ceramic particles.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本明細書に開示される技術は、セラミックス接合体に関する。   The technology disclosed in the present specification relates to a ceramic joined body.

対象物(例えば、半導体ウェハ)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する加熱装置(「サセプタ」とも呼ばれる)が知られている。加熱装置は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。   A heating device (also referred to as a “susceptor”) that heats an object (eg, a semiconductor wafer) to a predetermined processing temperature (eg, about 400 to 650 ° C.) while holding the object (eg, a semiconductor wafer) is known. The heating device is used as a part of a semiconductor manufacturing device such as a film forming device (such as a CVD film forming device or a sputtering film forming device) or an etching device (such as a plasma etching device).

一般に、加熱装置は、所定の方向(以下、「第1の方向」という)に略直交する保持面および裏面を有し、セラミックスにより形成された板状の保持体と、第1の方向に延びる柱状であり、保持体の裏面に接合され、セラミックスにより形成された柱状支持体と、保持体と柱状支持体とを接合する接合部と、を備える。保持体の内部には、抵抗発熱体が配置されており、保持体の裏面側には、抵抗発熱体に電気的に接続された複数の受電電極(電極パッド)が配置されている。また、柱状支持体内には、各受電電極に接合された電極端子が収容されている。電極端子および受電電極を介して抵抗発熱体に電圧が印加されると、抵抗発熱体が発熱し、保持体の保持面上に保持された対象物(例えば、半導体ウェハ)が例えば400〜650℃程度に加熱される。   Generally, the heating device has a holding surface and a back surface that are substantially perpendicular to a predetermined direction (hereinafter, referred to as a “first direction”), and extends in a first direction with a plate-shaped holding member formed of ceramics. It has a pillar shape, is joined to the back surface of the holder, and is provided with a pillar support made of ceramics, and a joining part joining the holder and the pillar support. A resistance heating element is disposed inside the holder, and a plurality of power receiving electrodes (electrode pads) electrically connected to the resistance heating element are disposed on the back side of the holder. Further, the columnar support houses electrode terminals joined to the respective power receiving electrodes. When a voltage is applied to the resistance heating element via the electrode terminal and the power receiving electrode, the resistance heating element generates heat, and an object (for example, a semiconductor wafer) held on the holding surface of the holding body is heated to, for example, 400 to 650 ° C. Heated to a degree.

従来から、保持体や柱状支持部材等のセラミックス部材同士を接合する接合部の接合強度を向上させるため、セラミックス部材の各接合面の中心線平均粗さ(Ra)を0.2μm以下とする技術が知られている(下記特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, in order to improve the joining strength of a joining portion for joining ceramic members such as a holding body and a columnar support member, a technology for reducing the center line average roughness (Ra) of each joining surface of the ceramic member to 0.2 μm or less. Is known (see Patent Document 1 below).

特開平8−73280号公報JP-A-8-73280

上述した従来の加熱装置では、セラミックス部材と接合部との間の接合強度を十分に確保できないことがあり、更なる改良の余地があった。   In the above-described conventional heating device, the bonding strength between the ceramic member and the bonding portion may not be sufficiently secured, and there is room for further improvement.

なお、このような課題は、加熱装置に限らず、第1のセラミックス部材と第2のセラミックス部材とが接合部によって接合されたセラミックス接合体に共通の課題である。   Such a problem is not limited to the heating device, and is a problem common to the ceramic joined body in which the first ceramic member and the second ceramic member are joined by the joint.

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。   This specification discloses a technique capable of solving at least a part of the above-described problem.

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。   The technology disclosed in this specification can be realized as the following modes.

(1)本明細書に開示されるセラミックス接合体は、第1のセラミックス部材と、第2のセラミックス部材と、第1の方向において前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材との間に配置され、前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材とを接合し、セラミックスとガラスとの少なくとも一方を主成分として含み、熱膨張率が前記第1のセラミックス部材および前記第2のセラミックス部材の少なくとも一方の形成材料の熱膨張率と異なる材料により形成されている接合部と、を備えるセラミックス接合体において、前記第1の方向に略垂直な少なくとも1つの特定断面に、前記第1のセラミックス部材または前記第2のセラミックス部材を形成する複数のセラミックス粒子と、前記セラミックス粒子同士の間に介在する前記接合部の形成材料と、を含む特定領域であって、前記複数のセラミックス粒子の総数に対して、以下の式(1)で定義される円磨度が0.4以上である特定セラミックス粒子の数の割合が50%以上である特定領域、が存在している。
円磨度=Σri/(R・n)・・・(1)
ただし、
ri:前記セラミックス粒子の角部に内接する円の半径
R:前記セラミックス粒子に内接する最大円の半径
n:前記セラミックス粒子が有する角部の数
Σ:前記セラミックス粒子の角部に対する和
本セラミックス接合体によれば、第1の方向に略垂直な少なくとも1つの特定断面に、第1のセラミックス部材または第2のセラミックス部材を形成する複数のセラミックス粒子と、セラミックス粒子同士の間に介在する接合部の形成材料と、を含み、かつ、円磨度が0.4以上である特定セラミックス粒子の数の割合が50%以上である特定領域が存在する。これにより、第1の方向に略垂直ないずれの断面にも上記特定領域が存在しない構成に比べて、セラミックス部材(第1のセラミックス部材および第2のセラミックス部材の少なくとも一方)と接合部との密着性を向上させることができ、さらに、接合部の第1の方向に略垂直な方向における強度を向上させることができる。
(1) A ceramic joined body disclosed in the present specification includes a first ceramic member, a second ceramic member, and a first ceramic member and a second ceramic member in a first direction. The first ceramic member and the second ceramic member are joined to each other, and include at least one of ceramic and glass as a main component, and have a coefficient of thermal expansion of the first ceramic member and the second ceramic member. A joined portion formed of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of at least one of the forming members of the ceramic member, wherein at least one specific cross section substantially perpendicular to the first direction has the first A plurality of ceramic particles forming the ceramic member or the second ceramic member; And a material forming the joint portion interposed therebetween, wherein the circularity defined by the following equation (1) is 0.4 or more with respect to the total number of the plurality of ceramic particles. There is a specific region in which the ratio of the number of certain specific ceramic particles is 50% or more.
Roundness = Σri / (Rn) (1)
However,
ri: radius of the circle inscribed in the corner of the ceramic particle R: radius of the largest circle inscribed in the ceramic particle n: number of the corner of the ceramic particle Σ: sum of the ceramic particle to the corner According to the body, at least one specific cross section substantially perpendicular to the first direction, a plurality of ceramic particles forming the first ceramic member or the second ceramic member, and a bonding portion interposed between the ceramic particles. And a specific region in which the proportion of the number of specific ceramic particles having a roundness of 0.4 or more is 50% or more. Thereby, as compared with a configuration in which the specific region does not exist in any of the cross sections substantially perpendicular to the first direction, the connection between the ceramic member (at least one of the first ceramic member and the second ceramic member) and the joint portion is made. The adhesion can be improved, and the strength of the joint in a direction substantially perpendicular to the first direction can be improved.

(2)上記セラミックス接合体において、前記特定領域において、前記接合部は、前記セラミックス粒子を囲みつつ複数の前記セラミックス粒子にわたって連続的に網目状に繋がっている網目状部分を含んでいる構成としてもよい。本セラミックス接合体では、特定領域において、接合部が網目状部分を含んでいるため、セラミックス部材(第1のセラミックス部材および第2のセラミックス部材の少なくとも一方)と接合部との密着性が、さらに向上し、接合部が網目状部分を含まない構成に比べて、接合部の第1の方向に略垂直な方向における強度が高くなる。また、セラミックス部材(第1のセラミックス部材、第2のセラミックス部材)と接合部との熱膨張差に起因する残留応力が緩和される。これにより、本セラミックス接合体によれば、熱膨張差に起因する接合強度の低下を抑制することができる。 (2) In the ceramic joined body, in the specific region, the joint may include a mesh portion continuously surrounding the ceramic particles and connected in a mesh shape over the plurality of ceramic particles. Good. In the present ceramic bonded body, since the bonding portion includes a mesh portion in the specific region, the adhesion between the ceramic member (at least one of the first ceramic member and the second ceramic member) and the bonding portion is further improved. As a result, the strength of the joint in the direction substantially perpendicular to the first direction is higher than in a configuration in which the joint does not include the mesh portion. Further, the residual stress caused by the difference in thermal expansion between the ceramic member (the first ceramic member and the second ceramic member) and the joint is reduced. As a result, according to the present ceramic joined body, it is possible to suppress a decrease in joining strength due to a difference in thermal expansion.

(3)上記セラミックス接合体において、前記第1のセラミックス部材は、ヒータ電極を備えており、前記第2のセラミックス部材は、ヒータ電極を備えておらず、前記第1のセラミックス部材と前記接合部との境界付近における前記特定セラミックス粒子の密度は、前記第2のセラミックス部材と前記接合部との境界付近における前記特定セラミックス粒子の密度より高い構成としてもよい。本セラミックス接合体によれば、ヒータの発熱により熱膨張量が多い第1のセラミックス部材側において、熱膨張差に起因する接合強度の低下を抑制することができる。 (3) In the ceramic joined body, the first ceramic member includes a heater electrode, and the second ceramic member does not include a heater electrode. The density of the specific ceramic particles near the boundary with the second ceramic member may be higher than the density of the specific ceramic particles near the boundary between the second ceramic member and the joint. According to the present ceramic joined body, it is possible to suppress a decrease in joining strength due to a difference in thermal expansion on the side of the first ceramic member having a large amount of thermal expansion due to heat generated by the heater.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば静電チャック、真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、シャワーヘッド等の半導体製造装置用部品、さらには、第1のセラミックス部材と第2のセラミックス部材とが接合部によって接合されたセラミックス接合体、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。   The technology disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, a holding device such as an electrostatic chuck, a vacuum chuck, a heating device such as a susceptor, and a semiconductor manufacturing device such as a shower head. The present invention can be realized in the form of a component, a ceramic joined body in which a first ceramic member and a second ceramic member are joined by a joint, a method of manufacturing the same, and the like.

実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating an external configuration of a heating device 100 according to an embodiment. 実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the XZ sectional structure of the heating apparatus 100 in embodiment schematically. 実施形態における加熱装置100の接合部30の周辺部分のXZ断面構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the XZ sectional structure of the peripheral part of the joining part 30 of the heating device 100 in embodiment. 実施形態における加熱装置100の接合部30の周辺部分のXY断面構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the XY cross-sectional structure of the peripheral part of the joining part 30 of the heating device 100 in embodiment. 図4におけるX1部分のXY断面構成を拡大して示す模式図である。FIG. 5 is an enlarged schematic diagram illustrating an XY cross-sectional configuration of a portion X1 in FIG. 4. 図5における各セラミックス粒子11の円磨度に関する測定結果を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a measurement result regarding the roundness of each ceramic particle 11 in FIG. 5.

A.本実施形態:
A−1.加熱装置100の構成:
図1は、本実施形態における加熱装置100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における加熱装置100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、加熱装置100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
A. This embodiment:
A-1. Configuration of heating device 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically illustrating an external configuration of a heating device 100 according to the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory diagram schematically illustrating an XZ cross-sectional configuration of the heating device 100 according to the present embodiment. Each drawing shows XYZ axes orthogonal to each other for specifying the direction. In the present specification, for convenience, the positive direction of the Z axis is referred to as an upward direction, and the negative direction of the Z axis is referred to as a downward direction. However, the heating device 100 is actually installed in a direction different from such a direction. You may.

加熱装置100は、対象物(例えば、半導体ウェハW)を保持しつつ所定の処理温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱する装置であり、サセプタとも呼ばれる。加熱装置100は、例えば、成膜装置(CVD成膜装置やスパッタリング成膜装置等)やエッチング装置(プラズマエッチング装置等)といった半導体製造装置の一部として使用される。   The heating device 100 is a device that heats an object (for example, a semiconductor wafer W) to a predetermined processing temperature (for example, about 400 to 650 ° C.) while holding it, and is also called a susceptor. The heating device 100 is used as a part of a semiconductor manufacturing device such as a film forming device (such as a CVD film forming device or a sputtering film forming device) or an etching device (such as a plasma etching device).

図1および図2に示すように、加熱装置100は、保持体10と柱状支持体20とを備える。   As shown in FIGS. 1 and 2, the heating device 100 includes a holder 10 and a columnar support 20.

(保持体10)
保持体10は、所定の方向(本実施形態では上下方向)に略直交する保持面S1および裏面S2を有する略円板状の部材である。保持体10は、例えば、AlN(窒化アルミニウム)を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。保持体10の直径は、例えば100mm以上、500mm以下程度であり、保持体10の厚さ(上下方向における長さ)は、例えば3mm以上、20mm以下程度である。
(Holder 10)
The holding body 10 is a substantially disk-shaped member having a holding surface S1 and a back surface S2 that are substantially perpendicular to a predetermined direction (the vertical direction in the present embodiment). The holding body 10 is formed of, for example, ceramics containing AlN (aluminum nitride) as a main component. Here, the main component means a component having the largest content ratio (weight ratio). The diameter of the holding body 10 is, for example, about 100 mm or more and about 500 mm or less, and the thickness (length in the vertical direction) of the holding body 10 is, for example, about 3 mm or more and about 20 mm or less.

図2に示すように、保持体10の内部には、保持体10を加熱する抵抗発熱体により構成されたヒータ電極50が配置されている。ヒータ電極50は、例えば、タングステンやモリブデン等の導電性材料により形成されている。ヒータ電極50の一対の端部は、保持体10の周縁側に配置されている。また、保持体10の内部には、一対の周縁側ビア導体51と、一対の導電路53と、ビア群52とが設けられている。各周縁側ビア導体51は、上下方向に延びる線状の導電体であり、保持体10の周縁側に位置している。各周縁側ビア導体51の上端は、ヒータ電極50の各端部に接続されている。各導電路53は、保持体10の径方向に延びる線状の導電体であり、各導電路53の上記径方向外側の端部に、各周縁側ビア導体51の下端が接続されている。ビア群52は、上下方向に延びる線状の導電体である複数(本実施形態では、2つ)のビア52Aを含む。各ビア52Aの上端は、各導電路53の上記径方向内側の端部に接続されている。また、保持体10の裏面S2の中央部付近には、一対の凹部12が形成されており、各凹部12内には受電電極(電極パッド)54が配置されている。各受電電極54は、保持体10の裏面S2に露出するように配置されており、受電電極54の露出部分はろう付け部56に覆われている。各ビア52Aの下端は各受電電極54に接続されている。これにより、ヒータ電極50と各受電電極54とが電気的に接続されている。   As shown in FIG. 2, a heater electrode 50 configured by a resistance heating element that heats the holder 10 is disposed inside the holder 10. The heater electrode 50 is formed of, for example, a conductive material such as tungsten or molybdenum. The pair of ends of the heater electrode 50 are arranged on the peripheral side of the holder 10. Further, inside the holding body 10, a pair of peripheral side via conductors 51, a pair of conductive paths 53, and a via group 52 are provided. Each peripheral-side via conductor 51 is a linear conductor extending in the vertical direction, and is located on the peripheral side of the holder 10. The upper end of each peripheral via conductor 51 is connected to each end of the heater electrode 50. Each conductive path 53 is a linear conductor extending in the radial direction of the holder 10, and the lower end of each peripheral side via conductor 51 is connected to the radially outer end of each conductive path 53. The via group 52 includes a plurality of (two in the present embodiment) vias 52A which are linear conductors extending in the vertical direction. The upper end of each via 52A is connected to the radially inner end of each conductive path 53. A pair of recesses 12 are formed near the center of the back surface S2 of the holder 10, and a power receiving electrode (electrode pad) 54 is arranged in each recess 12. Each power receiving electrode 54 is arranged so as to be exposed on the back surface S <b> 2 of the holder 10, and the exposed portion of the power receiving electrode 54 is covered with a brazing portion 56. The lower end of each via 52A is connected to each power receiving electrode 54. Thus, the heater electrode 50 and each power receiving electrode 54 are electrically connected.

(柱状支持体20)
柱状支持体20は、上記所定の方向(上下方向)に延びる略円柱状部材である。柱状支持体20は、保持体10と同様に、例えばAlNを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体20の外径は、例えば30mm以上、90mm以下程度であり、柱状支持体20の高さ(上下方向における長さ)は、例えば100mm以上、300mm以下程度である。
(Column support 20)
The columnar support 20 is a substantially columnar member extending in the predetermined direction (vertical direction). The columnar support body 20 is formed of, for example, a ceramic containing AlN as a main component, similarly to the holding body 10. The outer diameter of the columnar support 20 is, for example, about 30 mm or more and 90 mm or less, and the height (length in the vertical direction) of the columnar support 20 is, for example, about 100 mm or more and 300 mm or less.

(接合部30)
保持体10と柱状支持体20とは、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とが上下方向に対向するように配置されている。柱状支持体20は、保持体10の裏面S2の中心部付近に、後述の接合材料により形成された接合部30を介して接合されている。
(Joining part 30)
The holder 10 and the columnar support 20 are arranged such that the back surface S2 of the holder 10 and the upper surface S3 of the columnar support 20 face each other in the vertical direction. The columnar support 20 is joined to the vicinity of the center of the back surface S2 of the holder 10 via a joint 30 formed of a joint material described later.

図2に示すように、柱状支持体20には、保持体10の裏面S2側に開口する貫通孔22が形成されている。貫通孔22は、上下方向と略同一方向に延び、延伸方向にわたって略一定の内径を有する断面略円形の孔である。貫通孔22には、複数(本実施形態では2つ)の電極端子70が収容されている。各電極端子70の上端部は、金属ろう材(例えば金ろう材)を含む、ろう付け部56を介して受電電極54に接合されている。図示しない電源から各電極端子70、各受電電極54、ビア群52(ビア52A)を介してヒータ電極50に電圧が印加されると、ヒータ電極50が発熱し、保持体10の保持面S1上に保持された対象物(例えば、半導体ウェハW)が所定の温度(例えば、400〜650℃程度)に加熱される。   As shown in FIG. 2, a through-hole 22 that opens to the back surface S <b> 2 side of the holder 10 is formed in the columnar support 20. The through hole 22 is a hole having a substantially circular cross section that extends in substantially the same direction as the vertical direction and has a substantially constant inner diameter in the extending direction. A plurality of (two in the present embodiment) electrode terminals 70 are accommodated in the through holes 22. The upper end of each electrode terminal 70 is joined to the power receiving electrode 54 via a brazing portion 56 including a metal brazing material (for example, a gold brazing material). When a voltage is applied to the heater electrode 50 from a power supply (not shown) via each electrode terminal 70, each power receiving electrode 54, and the via group 52 (via 52A), the heater electrode 50 generates heat, and the heater electrode 50 generates heat on the holding surface S1 of the holding body 10. (For example, a semiconductor wafer W) held at a predetermined temperature (for example, about 400 to 650 ° C.).

A−2.接合部30付近の詳細構成:
接合部30は、セラミックスとガラスとの少なくとも一方を主成分として含み、かつ、熱膨張率が保持体10および柱状支持体20の形成材料の熱膨張率と異なる材料により形成されている。なお、接合部30と保持体10と柱状支持体20とのそれぞれの形成材料の熱膨張率の算出方法は、次の通りである。
A-2. Detailed configuration near the joint 30:
The joint 30 includes at least one of ceramics and glass as a main component, and is formed of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of the material forming the support 10 and the columnar support 20. In addition, the calculation method of the thermal expansion coefficient of each forming material of the joint part 30, the holding body 10, and the columnar support body 20 is as follows.

また、加熱装置100は、次の条件1を満たしている。
条件1:加熱装置100の上下方向(Z軸方向)に略垂直な、少なくとも1つの特定断面に、特定領域が存在している。
特定領域は、保持体10または柱状支持体20を形成する複数のセラミックス(結晶)粒子(本実施形態では、AlN粒子)と、該セラミックス粒子同士の間に介在する接合部30の形成材料と、を含む。また、特定領域では、複数のセラミックス粒子の総数に対して、以下の式(1)で定義される円磨度が0.4以上である特定セラミックス粒子の数の割合が50%以上である。
円磨度=Σri/(R・n)・・・(1)
ただし、
ri:各セラミックス粒子の角部に内接する円の半径
R:各セラミックス粒子に内接する最大円の半径
n:各セラミックス粒子が有する角部の数
Σ:各セラミックス粒子の角部に対する和
なお、特定断面は、保持体10と接合部30との境界付近、および、柱状支持体20と接合部30との境界付近の少なくとも一方に位置している。
Moreover, the heating device 100 satisfies the following condition 1.
Condition 1: A specific region exists in at least one specific cross section that is substantially perpendicular to the vertical direction (Z-axis direction) of the heating device 100.
The specific region includes a plurality of ceramic (crystal) particles (AlN particles in the present embodiment) forming the holding body 10 or the columnar support body 20, a material for forming the bonding portion 30 interposed between the ceramic particles, including. In the specific region, the ratio of the number of the specific ceramic particles having a roundness defined by the following equation (1) of 0.4 or more to the total number of the plurality of ceramic particles is 50% or more.
Roundness = Σri / (Rn) (1)
However,
ri: radius of the circle inscribed in the corner of each ceramic particle R: radius of the largest circle inscribed in each ceramic particle n: number of corners of each ceramic particle Σ: sum of the corners of each ceramic particle The cross section is located near at least one of the boundary between the holder 10 and the joint 30 and near the boundary between the columnar support 20 and the joint 30.

また、加熱装置100は、次の条件2を満たしていることが好ましい。
条件2:特定領域において、接合部30は、セラミックス粒子を囲みつつ複数のセラミックス粒子にわたって連続的に網目状に繋がっている網目状部分を含んでいる。
Further, it is preferable that heating device 100 satisfies the following condition 2.
Condition 2: In a specific region, the bonding portion 30 includes a mesh-like portion that surrounds the ceramic particles and is continuously connected in a mesh shape over a plurality of ceramic particles.

また、加熱装置100は、次の条件3を満たしていることが好ましい。
条件3:保持体10と接合部30との境界付近における特定セラミックス粒子の密度は、柱状支持体20と接合部30との境界付近における特定セラミックス粒子の密度より高い。
Further, it is preferable that heating device 100 satisfies the following condition 3:
Condition 3: The density of the specific ceramic particles near the boundary between the holding body 10 and the joint 30 is higher than the density of the specific ceramic particles near the boundary between the columnar support 20 and the joint 30.

なお、加熱装置100は、特許請求の範囲におけるセラミックス接合体に相当し、保持体10は、特許請求の範囲における第1のセラミックス部材に相当し、柱状支持体20は、特許請求の範囲における第2のセラミックス部材に相当し、上下方向(Z軸方向)は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。   Note that the heating device 100 corresponds to a ceramic joined body in the claims, the holding body 10 corresponds to a first ceramic member in the claims, and the columnar support 20 corresponds to the first ceramic member in the claims. The vertical direction (Z-axis direction) corresponds to the first direction in the claims.

A−3.加熱装置100の製造方法:
加熱装置100の製造方法は、例えば以下の通りである。初めに、保持体10と柱状支持体20とを作製する。
A-3. Manufacturing method of heating device 100:
The manufacturing method of the heating device 100 is, for example, as follows. First, the holder 10 and the columnar support 20 are manufactured.

保持体10の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム(Y)粉末1重量部と、アクリル系バインダ20重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、トルエン等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーをキャスティング装置でシート状に成形した後に乾燥させ、グリーンシートを複数枚作製する。 The method of manufacturing the holder 10 is, for example, as follows. First, a mixture of 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 1 part by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) powder, 20 parts by weight of an acrylic binder, and an appropriate amount of a dispersant and a plasticizer is added to an organic compound such as toluene. A solvent is added and mixed with a ball mill to prepare a green sheet slurry. The green sheet slurry is formed into a sheet by a casting device and then dried to produce a plurality of green sheets.

また、窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、テルピネオール等の有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより、メタライズペーストを作製する。このメタライズペーストを例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシートに、後にヒータ電極50や受電電極54等となる未焼結導体層を形成する。また、グリーンシートにあらかじめビア孔を設けた状態で印刷することにより、後にビア群52(ビア52A)となる未焼結導体部を形成する。   A metallized paste is prepared by adding a conductive powder such as tungsten or molybdenum to a mixture of an organic solvent such as aluminum nitride powder, an acrylic binder, and terpineol and kneading the mixture. By printing this metallized paste using, for example, a screen printing device, an unsintered conductor layer that will later become the heater electrode 50, the power receiving electrode 54, and the like is formed on a specific green sheet. Further, the green sheet is printed in a state in which a via hole is provided in advance, thereby forming a non-sintered conductor portion to be a via group 52 (via 52A) later.

次に、これらのグリーンシートを複数枚(例えば20枚)熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製し、この成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成して焼成体を作製する。この焼成体の表面を研磨加工する。以上の工程により、保持体10が作製される。   Next, a plurality of these green sheets (for example, 20 sheets) are thermocompression-bonded, and if necessary, the outer periphery is cut to produce a green sheet laminate. The green sheet laminate is cut by machining to form a disc-shaped molded body, the molded body is degreased, and the degreased body is fired to produce a fired body. The surface of the fired body is polished. Through the above steps, the holder 10 is manufactured.

また、柱状支持体20の作製方法は、例えば以下の通りである。まず、窒化アルミニウム粉末100重量部に、酸化イットリウム粉末1重量部と、PVAバインダ3重量部と、適量の分散剤および可塑剤とを加えた混合物に、メタノール等の有機溶剤を加え、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、貫通孔22に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、冷間静水圧プレスして成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、さらにこの脱脂体を焼成する。以上の工程により、柱状支持体20が作製される。   The method of manufacturing the columnar support 20 is, for example, as follows. First, an organic solvent such as methanol is added to a mixture of 100 parts by weight of aluminum nitride powder, 1 part by weight of yttrium oxide powder, 3 parts by weight of a PVA binder, and an appropriate amount of a dispersant and a plasticizer. Mix to obtain a slurry. This slurry is granulated by a spray drier to prepare a raw material powder. Next, the raw material powder is filled in a rubber mold in which a core corresponding to the through hole 22 is arranged, and cold isostatic pressing is performed to obtain a molded body. The obtained molded body is degreased, and the degreased body is further fired. Through the above steps, the columnar support 20 is manufactured.

次に、保持体10と柱状支持体20とを接合する。保持体10の裏面S2および柱状支持体20の上面S3に対して必要によりラッピング加工を行った後、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした接合剤を均一に塗布した後、脱脂処理する。次いで、保持体10の裏面S2と柱状支持体20の上面S3とを重ね合わせ、ホットプレス焼成を行うことにより、保持体10と柱状支持体20とを接合する。なお、接合部30(接合剤)は、例えば、希土類とAlの複合酸化物とを含んでいることが好ましい。   Next, the support 10 and the columnar support 20 are joined. After performing a lapping process on the back surface S2 of the support 10 and the upper surface S3 of the columnar support 20, if necessary, at least one of the rear surface S2 of the support 10 and the upper surface S3 of the columnar support 20 is provided with a rare earth or organic material. After a solvent or the like is mixed and the paste made into a paste is uniformly applied, degreasing is performed. Next, the back surface S2 of the support 10 and the upper surface S3 of the columnar support 20 are overlapped with each other, and hot press firing is performed to join the support 10 and the columnar support 20 together. The joining portion 30 (joining agent) preferably contains, for example, a composite oxide of rare earth and Al.

ここで、保持体10と接合部30との境界付近や、柱状支持体20と接合部30との境界付近におけるセラミックス粒子の円磨度は、次のようにして調整することができる。すなわち、保持体10と柱状支持体20との接合時において、接合部30(接合剤)への加熱温度を高くするほど、また、加熱時間を長くするほど、セラミックス粒子の円磨度は高くなる。したがって、接合時の加熱温度および加熱時間の少なくとも一方を変更することにより、セラミックス粒子の円磨度の高低を調整することができる。なお、加熱温度は、1650℃以上であることが好ましく、1800℃以下であることが好ましく、加熱時間は、10分以上であることが好ましく、90分以下であることが好ましい。   Here, the degree of roundness of the ceramic particles near the boundary between the holding body 10 and the joint 30 or near the boundary between the columnar support 20 and the joint 30 can be adjusted as follows. That is, at the time of joining the support 10 and the columnar support 20, the degree of roundness of the ceramic particles increases as the heating temperature of the joining portion 30 (joining agent) increases and as the heating time increases. . Therefore, by changing at least one of the heating temperature and the heating time at the time of joining, the degree of roundness of the ceramic particles can be adjusted. Note that the heating temperature is preferably 1650 ° C. or higher, preferably 1800 ° C. or lower, and the heating time is preferably 10 minutes or longer, and more preferably 90 minutes or shorter.

保持体10と柱状支持体20との接合の後、各電極端子70を各貫通孔22内に挿入し、各電極端子70の上端部を各受電電極54に例えば金ろう材によりろう付けすることにより、ろう付け部56を形成した。以上の製造方法により、上述した構成の加熱装置100が製造される。   After joining the support 10 and the columnar support 20, each electrode terminal 70 is inserted into each through-hole 22, and the upper end of each electrode terminal 70 is brazed to each power receiving electrode 54 using, for example, a gold brazing material. Thus, the brazing portion 56 was formed. By the above manufacturing method, the heating device 100 having the above-described configuration is manufactured.

A−4.本実施形態の効果:
例えば、加熱装置100の上下方向(Z軸方向)に略平行なXZ断面において、保持体10や柱状支持体20を構成するセラミックス粒子と接合部の形成材料とが接して密着性が高くなると、保持体10または柱状支持体20のセラミックス粒子と接合部30の形成材料との接合強度が高くなる。しかし、これだけでは、セラミックス粒子と接合部30の形成材料との接合強度を十分に確保できないことがある。セラミックス粒子と接合部30の形成材料との上下方向に略平行な方向の接合強度が向上しても、セラミックス粒子と接合部30の形成材料との上下方向に略垂直なXY面方向における接合強度が十分に確保されないことがあるからである。従来、XY面方向におけるセラミックス粒子と接合部の形成材料との密着性に関しては考慮されていなかった。
A-4. Effects of this embodiment:
For example, in the XZ cross section substantially parallel to the up-down direction (Z-axis direction) of the heating device 100, when the ceramic particles forming the holder 10 and the columnar support 20 and the material forming the bonding portion are in contact with each other, the adhesion becomes higher. The bonding strength between the ceramic particles of the holder 10 or the columnar support 20 and the material for forming the bonding portion 30 increases. However, this alone may not ensure sufficient bonding strength between the ceramic particles and the material for forming the bonding portion 30. Even if the joining strength in the direction substantially parallel to the vertical direction between the ceramic particles and the forming material of the joint 30 is improved, the joining strength in the XY plane direction substantially perpendicular to the vertical direction of the ceramic particles and the forming material of the joint 30 is improved. May not be sufficiently secured. Heretofore, no consideration has been given to the adhesion between the ceramic particles and the forming material of the joint in the XY plane direction.

これに対して、以上説明したように、本実施形態の加熱装置100によれば、上下方向(Z軸方向)に略垂直な少なくとも1つの特定断面に、特定領域が存在する。特定領域は、保持体10または柱状支持体20を形成する複数のセラミックス粒子と、セラミックス粒子同士の間に介在する接合部30の形成材料と、を含む。また、特定領域は、円磨度が0.4以上である特定セラミックス粒子の数の割合が50%以上である(上記条件1)。これにより、上下方向に略垂直ないずれの断面にも上記特定領域が存在しない構成に比べて、セラミックス部材(保持体10および柱状支持体20の少なくとも一方)と接合部30との密着性を向上させることができ、さらに、接合部30の上下方向に略垂直な方向における強度を向上させることができる。   On the other hand, as described above, according to the heating device 100 of the present embodiment, the specific region exists in at least one specific cross section that is substantially perpendicular to the vertical direction (Z-axis direction). The specific region includes a plurality of ceramic particles forming the support 10 or the columnar support 20 and a material for forming the joint 30 interposed between the ceramic particles. In the specific region, the ratio of the number of specific ceramic particles having a roundness of 0.4 or more is 50% or more (condition 1 above). Thereby, the adhesion between the ceramic member (at least one of the holding body 10 and the columnar support body 20) and the bonding portion 30 is improved as compared with a configuration in which the specific region does not exist in any cross section substantially perpendicular to the vertical direction. And the strength in the direction substantially perpendicular to the up-down direction of the joint portion 30 can be improved.

また、本実施形態では、特定領域において、接合部30は、セラミックス粒子(例えばセラミックス粒子1つずつ)を囲みつつ複数のセラミックス粒子にわたって連続的に網目状に繋がっている網目状部分を含んでいることが好ましい(上記条件2)。特定領域において、接合部30が網目状部分を含んでいるため、セラミックス部材(保持体10、柱状支持体20)と接合部30との密着性が、さらに向上し、接合部30が網目状部分を含まない構成に比べて、接合部30の上下方向(Z軸方向)に略垂直な方向における強度が高なる。また、セラミックス部材(保持体10、柱状支持体20)と接合部30との熱膨張差に起因する残留応力が緩和される。これにより、本実施形態によれば、熱膨張差に起因する接合強度の低下を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, in the specific region, the bonding portion 30 includes a mesh-shaped portion that surrounds the ceramic particles (for example, one by one) and is continuously connected in a mesh shape over a plurality of ceramic particles. It is preferable (condition 2 above). In the specific region, since the joining portion 30 includes a mesh portion, the adhesion between the ceramic member (the holding member 10 and the columnar support 20) and the joining portion 30 is further improved, and the joining portion 30 is formed in the mesh portion. The strength in the direction substantially perpendicular to the up-down direction (Z-axis direction) of the joint portion 30 is higher than that of the configuration not including. Further, the residual stress caused by the difference in thermal expansion between the ceramic member (the holding body 10 and the columnar support body 20) and the joint 30 is reduced. Thus, according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in bonding strength due to a difference in thermal expansion.

また、本実施形態では、保持体10は、ヒータ電極50を備えており、柱状支持体20は、ヒータ電極50を備えていない。そして、加熱装置100は、保持体10と接合部30との境界付近における特定セラミックス粒子の密度は、柱状支持体20と接合部30との境界付近における特定セラミックス粒子の密度より高いことが好ましい(上記条件3)。これにより、本実施形態によれば、ヒータ電極50の発熱により熱膨張量が多い保持体10側において、熱膨張差に起因する接合強度の低下を抑制することができる。   Further, in the present embodiment, the holder 10 includes the heater electrode 50, and the columnar support 20 does not include the heater electrode 50. In the heating device 100, the density of the specific ceramic particles near the boundary between the holding body 10 and the joint 30 is preferably higher than the density of the specific ceramic particles near the boundary between the columnar support 20 and the joint 30 ( Condition 3) above. Thus, according to the present embodiment, it is possible to suppress a decrease in bonding strength due to a difference in thermal expansion on the side of the holder 10 having a large amount of thermal expansion due to heat generated by the heater electrode 50.

以下、円磨度の算出方法等について具体的に説明する。図3は、本実施形態における加熱装置100の接合部30の周辺部分のXZ断面構成を示す模式図である。図4は、本実施形態における加熱装置100の接合部30の周辺部分のXY断面構成を示す模式図であり、図5は、図4におけるX1部分のXY断面構成を拡大して示す模式図である。また、図6は、図5における各セラミックス粒子11の円磨度に関する測定結果を示す説明図である。   Hereinafter, a method of calculating the roundness will be specifically described. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an XZ cross-sectional configuration of a peripheral portion of the bonding portion 30 of the heating device 100 according to the present embodiment. FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an XY cross-sectional configuration of a peripheral portion of the bonding unit 30 of the heating device 100 according to the present embodiment, and FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an enlarged XY cross-sectional configuration of an X1 portion in FIG. is there. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a measurement result regarding the roundness of each ceramic particle 11 in FIG.

条件1における上記特定断面は、例えば、次の方法により取得することができる。加熱装置100に対して、図3に示すように、接合部30のうち、上下方向(Z軸方向)に略垂直な所定の方向(例えばX方向)の中央部を通過し、かつ、上下方向に若干傾斜した平面Lで切断して得られた断面を、特定断面とする。この特定断面では、少なくとも上記所定の方向における中央部に、保持体10または柱状支持体20を形成する複数のセラミックス粒子11と、該セラミックス粒子11同士の間に介在する接合部30の形成材料31とが共存する領域が存在する。図4には、加熱装置100の特定断面の中央部が示されている。   The specific cross section under the condition 1 can be obtained, for example, by the following method. As shown in FIG. 3, the heating unit 100 passes through the center of a predetermined direction (for example, the X direction) substantially perpendicular to the vertical direction (the Z-axis direction) of the bonding portion 30, and The cross section obtained by cutting along the slightly inclined plane L is referred to as a specific cross section. In the specific cross section, at least at the center in the predetermined direction, a plurality of ceramic particles 11 forming the holding body 10 or the columnar support body 20 and a material 31 for forming the bonding portion 30 interposed between the ceramic particles 11 are formed. There is a region where coexists. FIG. 4 shows a central portion of a specific cross section of the heating device 100.

特定断面に、上述の特定領域が存在するか否かは、特定断面において、10個以上のセラミックス粒子を含む領域を対象領域とし、該対象領域について、上記条件1を満たす場合に、該対象領域が特定領域であると判断する。例えば、図5に示す対象領域(X1部分)に含まれる各セラミックス粒子11について、該セラミックス粒子11が上述した特定セラミックス粒子であるか否かを判断する。但し、特定セラミックス粒子であるか否かの判断は、対象領域に含まれるセラミックス粒子11のうち、対象領域に全体が含まれているセラミックス粒子11(図5で数字が付されたもの)を対象とし、一部が欠けているセラミックス粒子11(図5で数字が付されていないもの)は対象外とする。   The presence or absence of the above-described specific region in the specific cross section is determined by setting the region including 10 or more ceramic particles in the specific cross section as the target region, and if the target region satisfies the above condition 1, the target region Is determined to be a specific area. For example, for each ceramic particle 11 included in the target area (X1 portion) shown in FIG. 5, it is determined whether or not the ceramic particle 11 is the specific ceramic particle described above. However, the determination as to whether or not the ceramic particles are the specific ceramic particles is made based on the ceramic particles 11 (numbered in FIG. 5) which are entirely included in the target region among the ceramic particles 11 included in the target region. The ceramic particles 11 (parts without numbers in FIG. 5) which are partially missing are excluded.

図6には、対象領域(X1部分)に含まれる18個のセラミックス粒子について、各半径の測定結果と円磨度の算出結果とが示されている。例えば、第1のセラミックス粒子11(図5中の「1」が付されたセラミックス粒子)について、角部の数(n)は、5個である。1つ目の角部に内接する円m1の半径r1は、2.9μmであり、2つ目の角部に内接する円m2の半径r2は、3.6μmであり、3つ目の角部に内接する円m3の半径r3は、3.6μmであり、4つ目の角部に内接する円m4の半径r4は、2.0μmであり、5つ目の角部に内接する円m5の半径r5は、2.3μmであった。また、第1のセラミックス粒子11に内接する最大円Mの半径Rは、9.6μmであった。この場合、第1のセラミックス粒子11の円磨度Aは、0.30であるため、第1のセラミックス粒子11は、特定セラミックス粒子に該当しない。同様に、第2のセラミックス粒子11から第18のセラミックス粒子11のそれぞれについて円磨度Aを算出した結果、第2のセラミックス粒子11から第18のセラミックス粒子11の全てが、特定セラミックス粒子に該当した。   FIG. 6 shows the measurement results of the respective radii and the calculation results of the roundness of the 18 ceramic particles included in the target region (X1 portion). For example, the number (n) of the corners of the first ceramic particles 11 (the ceramic particles indicated by “1” in FIG. 5) is five. The radius r1 of the circle m1 inscribed in the first corner is 2.9 μm, the radius r2 of the circle m2 inscribed in the second corner is 3.6 μm, and the third corner The radius r3 of the circle m3 inscribed in the circle is 3.6 μm, the radius r4 of the circle m4 inscribed in the fourth corner is 2.0 μm, and the radius m3 of the circle m5 inscribed in the fifth corner is The radius r5 was 2.3 μm. The radius R of the largest circle M inscribed in the first ceramic particles 11 was 9.6 μm. In this case, since the roundness A of the first ceramic particles 11 is 0.30, the first ceramic particles 11 do not correspond to the specific ceramic particles. Similarly, as a result of calculating the roundness A for each of the second ceramic particle 11 to the eighteenth ceramic particle 11, all of the second ceramic particle 11 to the eighteenth ceramic particle 11 correspond to the specific ceramic particle. did.

このように、円磨度Aが高い特定セラミックス粒子は、円味を帯びる程度が高いため、特定セラミックス粒子と接合部30の形成材料31とは、互いに隙間無く接触し、その接触面積が増加するため、互いに密着性が高くなる。そして、加熱装置100の上下方向(Z軸方向)に略垂直な特定断面(XY平面)において、特定セラミックス粒子を多く含む特定領域が存在すると、接合部30の上下方向に略垂直な方向における強度が向上する。また、図4および図5に示すように、接合部30の形成材料31が、セラミックス粒子11を1つずつ囲みつつ複数のセラミックス粒子11にわたって連続的に網目状に繋がっている。このため、各セラミックス粒子11が接合部30の形成材料31から抜けにくくなるとともに、接合部30の上下方向に略垂直な方向における強度がさらに向上し、また、熱膨張差に起因する接合強度の低下を抑制できる。   As described above, the specific ceramic particles having a high degree of circularity A have a high degree of roundness, so that the specific ceramic particles and the forming material 31 of the bonding portion 30 are in contact with each other without any gap, and the contact area increases. Therefore, the adhesion to each other increases. When a specific region including a large number of specific ceramic particles is present in a specific cross section (XY plane) substantially perpendicular to the vertical direction (Z-axis direction) of the heating device 100, the strength in a direction substantially perpendicular to the vertical direction of the bonding portion 30 is present. Is improved. Further, as shown in FIGS. 4 and 5, the forming material 31 of the bonding portion 30 is continuously connected in a mesh shape over the plurality of ceramic particles 11 while surrounding the ceramic particles 11 one by one. For this reason, it becomes difficult for each ceramic particle 11 to come off from the forming material 31 of the joint part 30, and the strength in the direction substantially perpendicular to the up-down direction of the joint part 30 is further improved, and the joint strength due to the difference in thermal expansion. Reduction can be suppressed.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification:
The technology disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be modified into various forms without departing from the gist thereof. For example, the following modifications are also possible.

また、上記実施形態における加熱装置100を構成する各部材の形成材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。例えば、上記実施形態における加熱装置100では、保持体10と柱状支持体20との主成分(セラミックス粒子)は、AlNであったが、例えばAl(アルミナ)など、他のセラミックスであってもよい。また、保持体10の主成分と柱状支持体20の主成分とは、互いに異なる材料であってもよい。また、接合部30は、希土類とAlの複合酸化物とを含むものに限らず、要するに、樹脂ではなく、セラミックスとガラスとの少なくとも一方を主成分として含み、熱膨張率が保持体10および柱状支持体20の少なくとも一方の形成材料の熱膨張率とは異なる材料により形成されていればよい。なお、接合部30の熱膨張率が、保持体10および柱状支持体20の熱膨張率と異なるか否かは、例えば次の工程(a)〜(c)を行うことによって判定することができる。
(a)接合部30の断面のSEM観察およびEPMA(Electron Probe Micro Analyzer)、微小X線結晶構造解析(XRD)を行い、接合部30を構成する化合物の同定および構成比を調べる。
(b)接合部30を構成する化合物の熱膨張率を文献等によって調べる(文献等でも分からない場合には、サンプルを作製して、そのサンプルの熱膨張率を測定する)
(c)求めた接合部30の熱膨張率を、保持体10および柱状支持体20の熱膨張率と比較する。
Further, the material for forming each member constituting the heating device 100 in the above embodiment is merely an example, and each member may be formed of another material. For example, in the heating device 100 in the above embodiment, the main component (ceramic particles) of the holder 10 and the columnar support 20 is AlN, but other ceramics such as Al 2 O 3 (alumina) are used. You may. Further, the main component of the holder 10 and the main component of the columnar support 20 may be different materials. The joint 30 is not limited to the one containing the rare earth and the complex oxide of Al. In other words, the joint 30 contains not the resin but at least one of the ceramics and the glass as a main component, and has a coefficient of thermal expansion of the holder 10 and the columnar shape. The support 20 may be formed of a material different from the thermal expansion coefficient of at least one of the forming materials. Whether or not the coefficient of thermal expansion of the joint 30 is different from the coefficients of thermal expansion of the holder 10 and the columnar support 20 can be determined, for example, by performing the following steps (a) to (c). .
(A) SEM observation of the cross section of the joint 30, EPMA (Electron Probe Micro Analyzer), and micro X-ray crystal structure analysis (XRD) are performed, and the identification and composition ratio of the compound constituting the joint 30 are examined.
(B) Check the coefficient of thermal expansion of the compound constituting the bonding portion 30 by literature or the like (if the document or the like does not understand, prepare a sample and measure the coefficient of thermal expansion of the sample)
(C) The obtained coefficient of thermal expansion of the joint 30 is compared with the coefficients of thermal expansion of the holder 10 and the columnar support 20.

また、上記実施形態において、加熱装置100は、上述の条件2および条件3の少なくとも一方を満たさない構成であってもよい。   Further, in the above embodiment, the heating device 100 may have a configuration that does not satisfy at least one of the above conditions 2 and 3.

また、上記実施形態における加熱装置100の構成は、あくまで例示であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、保持体10および柱状支持体20のZ軸方向視の外形が略円形であるとしているが、他の形状であってもよい。また、柱状支持体20に形成された貫通孔22に収容される電極端子は、ヒータ電極50に電気的に接続された端子に限らず、例えば、プラズマを発生させる高周波(RF)電極に電気的に接続された端子や、静電吸着のための吸着電極に電気的に接続された端子でもよい。また、上記実施形態では、受電電極54は、保持体10の裏面S2に形成された凹部12内に配置されているが、保持体10の裏面S2上に配置されているとしてもよい。要するに、受電電極は、保持体の第2の表面側に配置されていればよい。   Further, the configuration of the heating device 100 in the above embodiment is merely an example, and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the outer shape of the holding body 10 and the columnar support body 20 as viewed in the Z-axis direction is substantially circular, but may be other shapes. Further, the electrode terminals accommodated in the through holes 22 formed in the columnar support body 20 are not limited to the terminals electrically connected to the heater electrode 50, but may be, for example, a radio frequency (RF) electrode for generating plasma. Or a terminal electrically connected to a suction electrode for electrostatic suction. Further, in the above-described embodiment, the power receiving electrode 54 is arranged in the concave portion 12 formed on the back surface S2 of the holding body 10, but may be arranged on the back surface S2 of the holding body 10. In short, the power receiving electrode only needs to be arranged on the second surface side of the holder.

また、上記実施形態において、ビア群52は、1つのビア52Aを含むとしてもよいし、3つ以上のビア52Aを含むとしてもよい。   In the above embodiment, the via group 52 may include one via 52A, or may include three or more vias 52A.

上記実施形態における加熱装置100の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。   The method of manufacturing the heating device 100 in the above embodiment is merely an example, and can be variously modified.

本発明は、加熱装置に限らず、静電チャック、真空チャック等の保持装置、サセプタ等の加熱装置、シャワーヘッド等の半導体製造装置用部品の製造方法にも適用可能である。要するに、本発明は、第1のセラミックス部材と第2のセラミックス部材とが接合部によって接合されたセラミックス接合体に適用可能である。   The present invention is not limited to a heating device, but is also applicable to a holding device such as an electrostatic chuck and a vacuum chuck, a heating device such as a susceptor, and a method of manufacturing a component for a semiconductor manufacturing device such as a shower head. In short, the present invention is applicable to a ceramic joined body in which a first ceramic member and a second ceramic member are joined by a joint.

10:保持体 11:セラミックス粒子 12:凹部 20:柱状支持体 22:貫通孔 30:接合部 31:形成材料 50:ヒータ電極 51:周縁側ビア導体 52:ビア群 52A:ビア 53:導電路 54:受電電極 56:ろう付け部 70:電極端子 100:加熱装置 L:平面 M:最大円 R:半径 S1:保持面 S2:裏面 S3:上面 W:半導体ウェハ m1〜m5:円 r1〜r5:半径 Reference Signs List 10: Holder 11: Ceramic particles 12: Recess 20: Columnar support 22: Through hole 30: Joint 31: Forming material 50: Heater electrode 51: Peripheral side via conductor 52: Via group 52A: Via 53: Conductive path 54 : Receiving electrode 56: brazing portion 70: electrode terminal 100: heating device L: flat surface M: maximum circle R: radius S1: holding surface S2: back surface S3: top surface W: semiconductor wafer m1 to m5: circle r1 to r5: radius

Claims (3)

第1のセラミックス部材と、
第2のセラミックス部材と、
第1の方向において前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材との間に配置され、前記第1のセラミックス部材と前記第2のセラミックス部材とを接合し、セラミックスとガラスとの少なくとも一方を主成分として含み、熱膨張率が前記第1のセラミックス部材および前記第2のセラミックス部材の少なくとも一方の形成材料の熱膨張率とは異なる材料により形成されている接合部と、
を備えるセラミックス接合体において、
前記第1の方向に略垂直な少なくとも1つの特定断面に、
前記第1のセラミックス部材または前記第2のセラミックス部材を形成する複数のセラミックス粒子と、前記セラミックス粒子同士の間に介在する前記接合部の形成材料と、を含む特定領域であって、前記複数のセラミックス粒子の総数に対して、以下の式(1)で定義される円磨度が0.4以上である特定セラミックス粒子の数の割合が50%以上である特定領域、が存在している、
ことを特徴とするセラミックス接合体。
円磨度=Σri/(R・n)・・・(1)
ただし、
ri:前記セラミックス粒子の角部に内接する円の半径
R:前記セラミックス粒子に内接する最大円の半径
n:前記セラミックス粒子が有する角部の数
Σ:前記セラミックス粒子の角部に対する和
A first ceramic member,
A second ceramic member,
The first ceramic member is disposed between the first ceramic member and the second ceramic member in a first direction, and the first ceramic member and the second ceramic member are joined to each other, and at least one of ceramic and glass is provided. And a joining portion formed of a material having a coefficient of thermal expansion different from that of at least one of the first ceramic member and the second ceramic member.
In the ceramic joined body having
In at least one specific cross section substantially perpendicular to the first direction,
A specific region including a plurality of ceramic particles forming the first ceramic member or the second ceramic member, and a material for forming the bonding portion interposed between the ceramic particles; There is a specific region in which the ratio of the number of specific ceramic particles having a roundness defined by the following equation (1) of 0.4 or more to the total number of ceramic particles is 50% or more.
A ceramic joined body characterized in that:
Roundness = Σri / (Rn) (1)
However,
ri: radius of a circle inscribed in the corner of the ceramic particle R: radius of the largest circle inscribed in the ceramic particle n: number of corners of the ceramic particle Σ: sum of the corner of the ceramic particle
請求項1に記載のセラミックス接合体において、
前記特定領域において、前記接合部は、前記セラミックス粒子を囲みつつ複数の前記セラミックス粒子にわたって連続的に網目状に繋がっている網目状部分を含んでいる、
ことを特徴とするセラミックス接合体。
The ceramic joined body according to claim 1,
In the specific region, the joining portion includes a mesh-shaped portion surrounding the ceramic particles and continuously connected in a mesh shape over the plurality of ceramic particles,
A ceramic joined body characterized in that:
請求項1または請求項2に記載のセラミックス接合体において、
前記第1のセラミックス部材は、ヒータ電極を備えており、前記第2のセラミックス部材は、ヒータ電極を備えておらず、
前記第1のセラミックス部材と前記接合部との境界付近における前記特定セラミックス粒子の密度は、前記第2のセラミックス部材と前記接合部との境界付近における前記特定セラミックス粒子の密度より高い、
ことを特徴とするセラミックス接合体。
The ceramic joined body according to claim 1 or 2,
The first ceramic member includes a heater electrode, and the second ceramic member does not include a heater electrode.
The density of the specific ceramic particles near the boundary between the first ceramic member and the joint is higher than the density of the specific ceramic particles near the boundary between the second ceramic member and the joint,
A ceramic joined body characterized in that:
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